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Carte topographique des mers nordiques et des bassins subpolaires avec leurs courants de surface (lignes continues) et des mégacourants profonds (ligne pointillées) formant une partie de la circulation de renversement méridienne de l'Atlantique. Les couleurs des courbes indiquent des températures approximatives.

La Circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (Circulation méridienne de retournement atlantique ou AMOC pour Atlantic Meridional Overturning Circulation) est une partie de la circulation thermohaline de l'océan mondial (« mégacourant océanique » qui circule dans l’océan Atlantique et qui est influencé par le vent et surtout par la température et la salinité de l’eau). Souvent comparé à un immense « tapis roulant ». Au fur et à mesure que l’eau chaude tropicale est entrainée vers le nord par ce tapis roulant, elle se refroidit s'évapore (ce qui augmente son taux de sel et la rend plus dense) ; cette eau dense s’enfonce profondément dans l’océan, vers le sud, à plusieurs kilomètres sous la surface, et le cycle reprend. Le cycle complet prend environ 1000 ans.

L'AMOC joue un rôle crucial de régulateur du système climatique, en contribuant notamment à mélanger les couches des océans et à entretenir une certaine chaleur sur l'hémisphère nord. Ses deux grandes "branches" sont liés par des régions de « renversement » dans la mer nordique et la mer du Labrador et dans l'océan Austral (bien que l'importance du renversement dans la mer du Labrador soit contestée). L'AMOC résulte à la fois de facteurs atmosphériques (soleil, vent, évaporation...) et thermohalins.

Tout changement climatique important peut affecter l'AMOC et inversement. Le réchauffement actuel augmente à la fois la chaleur de l'océan et les flux d'eau douce déversés par la fonte des calottes glaciaires. Ceci pourrait ralentir, voire arrêter l'AMOC (si le taux de CO2 continue à augmenter au rythme du début des années 2000). Un ralentissement de l’AMOC pourrait augmenter l'intensité de l’ENSO (Oscillation El Niño-Southern) et peut-être déclencher la formation d’un homologue dans le Pacifique, qui transporterait vers le Pacifique Nord une eau plus chaude et plus salée que celle d’aujourd’hui. Avec ou sans cet homologue, les extrêmes climatiques pourraient être amplifiées sur toute la planète par des “interactions climatiques”[1].

Les observations et modélisations océanographiques suggèrent que l'AMOC s'est affaibli depuis la révolution industrielle, mais la mesure de sa variabilité à l'échelle du siècle (et de la génération Y) est encore discutée[2],[3]. Les modèles climatiques prévoient tous que l'AMOC s'affaiblira encore lors du XXIe siècle[4] : 19 ce qui devrait modifier le climat en réchauffant encore plus la zone tropico-équatoriale (au détriment des récifs coralliens déjà affectés par le blanchiment des coraux) et en refroidissant le hivers de pays comme la Scandinavie et la Grande-Bretagne (actuellement réchauffées par la dérive de l'Atlantique Nord[5], tout en exacerbant et accélérant localement l'élévation du niveau marin[6].
Si l'affaiblissement de l'AMOC est sévère, la circulation thermohaline marine pourrait s'effondrer (avec une faible réversibilité), ce qui pourrait être l'un des points de basculement dans le système climatique entier[7]. Ceci aurait des effets sévères, bien plus importants qu'un ralentissement, sur les écosystèmes marins et sur divers écosystèmes terrestres et sur l'économie : par exemple, la température moyenne chuterait en Europe de l'Ouest et du Nord (de 5 à 10°C), de même que les précipitations, en affectant la production agricole, halieutique et sylvicole de la région[8], et en générant sans doute des événements météorologiques extrêmes plus importants[9]. Les premiers modèles utilisés dans le projet d'intercomparaison de modèles couplés indiquaient un arrêt probable uniquement si un réchauffement important se maintien bien après 2100[10],[11],[12], et des chercheurs on estimé, d'après les données paléoocéanographique, que l'AMOC est peut-être plus stable que ce qui est supposé par la plupart des modèles[13],[14] Mais les premiers modèles de l'AMOC ont été jugés trop optimistes[15] par par d'autres chercheurs et par diverses études récentes[16],[17] ; l'une des projections récentes (de moindre complexité) suggère même que l'effondrement de l'AMOC pourrait se produire vers 2057 [18], et il s'avère que l'antarctique se réchauffe plus vite que prévu par le GIEC[19].

Histoire[modifier | modifier le code]

Ce courant n'existe pas « de toute énernité », il est apparu et a évolué alors que les Amériques s'éloignaient de l'Europe et de l'Afrique sous l'effet de la dérive des continents.

Son importance océanographique et climatique est connue depuis les années 1960, grâce notamment à l’océanographe et physicien américain Henry Stommel qui a estimé que ce « mégacourant » pouvait osciller entre deux états différents, phénomène qui sera ensuite confirmé par l'étude des carottes de glace du Groenland[20].

Il est apparu qu'en période glaciaire, de brusques refroidissement (jusqu'à - 10°C environ en 10 ans) surviennent tous les quelques milliers d’années, quand l’AMOC se désactive, phénomène qu'il importe de comprendre car la planète s'il n'y avait le réchauffement anthropique devrait entrer dans une époque glaciaire et car l'AMOC a récemment plusieurs fois montré des signes de faiblesse, et ce dans un contexte de crise de la biodiversité et de réchauffement anthropiques sans précédent[20].

Structure globale[modifier | modifier le code]

L'AMOC par rapport à la circulation thermohaline globale
(le terme “circulation thermohaline” est parfois utilisé pour désigner le courant Amoc, mais qu’il est plus général et englobe d’autres courants océaniques)

La Circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC) est un maillon essentiel de la circulation thermohaline mondiale océanique et du système climatique terrestre car transportant jusqu'à un quart du transfert de chaleur atmosphérique-océanique vers l'hémisphère nord[5]. L'expression « circulation thermohaline » est parfois utilisé pour désigner le courant Amoc, mais qu’il est plus général et englobe d’autres courants océaniques. L'AMOC est la composante zonalement intégrée des courants de surface et profonds de ce système dans l'océan Atlantique (la « circulation thermohaline générale » est le schéma d'écoulement de l'eau induit par sa température et sa densité à travers l'océan mondial).

L'eau chaude tend à remonter et circuler en surface de l'océan jusqu'à ce qu'elle atteigne l'un des quelques endroits particuliers (près du Groenland ou de l'Antarctique) où refroidie, elle s'enfonce et s'écoule lentement (durant plusieur siècles) sur les fonds marins à des kilomètres de profondeur, avant d'ensuite s'élever progressivement vers la surface dans les océans Pacifique et indien pour revenir à son point de départ environ 1000 ans plus tard.

L'écoulement de surface vers le nord transporte une quantité importante d'énergie thermique des tropiques et de l'hémisphère sud vers l'Atlantique Nord, où cette chaleur est progressivement perdue dans l'atmosphère naturellement froide. En perdant sa chaleur, l'eau devient plus dense et coule en profondeur (downwelling). Cette densification relie le « bras » chaud et de surface au « bras » de retour (froid et profond) dans les régions de convection dans les mers nordique et du Labrador. Ces « bras » sont également liés dans les régions de remontée vers le haut (upwelling, où une divergence des eaux de surface provoque l'aspiration d'Ekman et un flux ascendant des eaux profondes)[réf. nécessaire].

Localement, en présence de sources chaudes sous-marines, des phénomènes géothermiques dits d'« endo-upwelling » existent aussif (ex : processus de remontée d'eau océanique profonde à travers la structure interne d'un atoll sous l'action du flux géothermique).

L'AMOC se compose de cellules dites supérieures et inférieures.

  • la cellule supérieure se compose d'un écoulement de surface vers le nord ainsi que d'un écoulement de retour vers le sud des eaux profondes de l'Atlantique Nord (NADW)[21].
  • la cellule inférieure représente l'écoulement vers le nord de l'eau dense du fond de l'Antarctique (AABW) - elle concerne l'« océan abyssal »[21].

L'AMOC exerce un contrôle important sur le niveau marin de l'Atlantique Nord, surtout le long de la côte nord-est de l'Amérique du Nord. L'affaiblissement exceptionnel de l'AMOC au cours de l'hiver 2009-2010 explique une élévation (dommageable) du niveau de la mer de 13 cm le long de la côte de New York[22].

On estime généralemnet que l'AMOC pourrait avoir 2 états stables :

  1. un mode de circulation intense (comme au cours des derniers millénaires) ;
  2. un mode de circulation faible (suggéré par les modèles de circulation générale couplés atmosphère-océan, et les modèles de systèmes terrestres de complexité intermédiaire)[17].

D'autres modèles du système terrestre n'identifient cependant pas cette bistabilité[17].

Effets sur le climat[modifier | modifier le code]

L'AMOC agit comme une gigantesque pompe à chaleur et un dissipateur de chaleur aux hautes latitude[23],[24]. Le transport net de chaleur vers le nord dans l'Atlantique est unique dans les océans mondiaux ; il explique la chaleur relative de l'hémisphère Nord[21]. L'AMOC transporte jusqu'à 25 % du transport de chaleur atmosphérique-océanique vers l'hémisphère nord[25], adoucissant considérablemnet le climat dans l'Europe du Nord-Ouest (dans une mesure cependant encore débattue)[26],[27],[28].

L'AMOC est aussi le plus grand puits de carbone de l'hémisphère Nord. Il séquestre environ 0,7 Pg (0,7 Gt) C/an[29], ce qui a des implications importantes pour l'évolution du réchauffement climatique anthropique - en particulier avec le déclin récent et prévu de la vigueur de l'AMOC[30].

Circulation thermohaline et eau douce[modifier | modifier le code]

L'extrémité rouge du spectre indique un ralentissement, dans cette présentation de la tendance des vitesses dérivées des données de l'altimètre Pathfinder de la NASA de mai 1992 à juin 2002.
,Source: NASA

De la chaleur est transportée de l'équateur vers les pôles par l'atmosphère, mais aussi par les courants océaniques, avec de l'eau chaude près de la surface et de l'eau froide en profondeur. Le segment le plus connu de cette circulation est le Gulf Stream, un gyre aussi entraîné par le vent, et par la rotation de la terre (force de Coriolis). ce courant transporte l'eau chaude des Caraïbes vers le nord. Une branche du Gulf Stream faisant partie de la circulation thermohaline (THC), branche dite dérive de l'Atlantique Nord, transportant la chaleur vers l'Atlantique Nord-ouest, où son effet sur le réchauffement de l'atmosphère contribue au réchauffement de l'Europe.

L'évaporation de l'eau de mer lors de son voyage vers l'Atlantique Nord augmente sa salinité et diminue sa température, deux facteurs qui augmentent la densité de l'eau de surface. Puis la formation de glace de mer augmente encore sa salinité et sa densité (car le sel est expulsé dans l'océan lors de la formation de la glace de mer)[31]. Plus dense, cette eau coule en profondeur, alimentant un flux de circulation continue vers le sud. La circulation de renversement méridionale de l'Atlantique (AMOC) est due aux différences de température et de salinité de l'océan. Mais un apport d'eau douce peut diminue la salinité de l'eau de surface autour des pôles, et ainsi empêcher les eaux plus froides de couler.
Ce mécanisme pourrait expliquer l'anomalie de température de la surface de l'océan froid actuellement observée près du Groenland [Cold blob (Atlantique Nord)][32].

Le réchauffement en cours augmente l'entrée d'eau douce dans l'océan arctique (via notamment les rivières sibériennes suralimentées par la fonte des glaciers groenlandais et par une augmentantion des précipitations[33].

Des études sur le Courant de Floride suggèrent que le Gulf Stream peut aussi répidement s'affaiblir en cas de refroidissement (durant le dernier millénaire, il aurait ainsi perdu environ 10 % de sa vélocité lors du petit âge glaciaire[34].

Régions de renversement[modifier | modifier le code]

Convection et débit de retour dans les mers nordiques[modifier | modifier le code]

Les basses températures de l'air polaire provoquent un flux de chaleur important de la mer vers l'atmosphère.
Ceci augmente la densité de l'eau, et la convection dans la colonne d'eau. La convection océanique ouverte produit alors des panaches profonds, particulièrement intenses en hiver quand la différence de température mer-air est la plus grande[35].

Sur les 6 Sverdrup (Sv, unité de débit volumique correspondant à un million de mètres cubes par seconde, soit un hectomètre cube par seconde) d'eau dense qui coule vers le sud au-dessus de la GSR (Greenland-Scotland Ridge), 3 Sv s'écoulent via le détroit de Danemark, formant l'eau de débordement du détroit de Danemark (DSOW) ; et 0,5 à 1 Sv s'écoule sur la crête Islande-Féroë aire ; les 2 à 2,5 Sv restants s'écoulant via le chenal Faroé-Shetland ; ces deux flux forment l'« Iceland Scotland Overflow Water » (ISOW, qui se traduit par “Eau de débordement Islande-Écosse” ou “Eau de débordement entre l'Islande et l'Écosse” : une masse d'eau profonde, exportée de la Mer de Norvège vers l'océan Atlantique Nord, dans le cadre de la circulation méridienne de renversement globale ; historiquement on a pensé que cette eau circulait dans le sens contraire des aiguilles d'une montre dans un courant de bordure profond autour de l'Atlantique Nord subpolaire, mais cette voie unique, est remise en question par de nouvelles observations lagrangiennes et des simulations de modèles)[36]. La majeure partie du débit arrivant à la crête des Féroé-Shetland traverse le fossé du banc des Féroés (Faroe-Bank ou FBC). [37] puis rejoignent celui qui s'écoule sur la crête Islande-Féroé, pour descendre vers le sud en profondeur le long du flanc est de la crête de Reykjanes. Quand l'ISOW déborde du GSR (Groenland-Scotland Ridge), il pénètre de manière turbulente dans les eaux de densité intermédiaire (eaux dites sous-polaire et eau de mer du Labrador). Ce groupe de masses d'eau se déplace ensuite géostrophiquement vers le sud le long du flanc est de la dorsale de Reykjanes, à travers la zone de fracture de Charlie Gibbs, puis vers le nord pour rejoindre DSOW. Ces eaux sont parfois dites eaux de débordement des mers nordiques (NSOW). Ce NSOW s'écoule en « rotation cyclonique » [38], en suivant la route de surface du SPG ([Gyre océanique|gyre]] subpolaire) autour de la Mer du Labrador et pénètre davantage dans la masse d'eau de la mer du Labrador (Labrador Sea Water ou LSW ; une masse d'eau intermédiaire, froide, très oxygénée et à faible salinité et riches en traceurs anthropiques. Elle est créée par des processus convectifs actifs en mer du Labrador, entre le Groenland et la côte nord-est de la péninsule du Labrador et contribue à la couche supérieure de l'eau profonde de l'Atlantique Nord)[39].

On sait qu'aux hautes latitudes (près du pôle nord), cette convection est supprimée par la couverture de la glace de mer. La glace de mer flottante « encapsule » en effet la surface de la mer, réduisant sa capacité à perdre de la chaleur vers l'air. Ceci diminue alors la convection et le flux de retour profond de la région. La couverture glaciaire estivale de l'Arctique a connu un recul spectaculaire depuis le début des enregistrements par satellite en 1979, soit une perte de près de 30 % de la couverture glaciaire de septembre en 39 ans[40],[41]. Les simulations climatiques suggèrent une perte rapide et soutenue de glace arctique en septembre au XXIe siècle[42],[43],[44],[45].

Convection et entrainement vers la mer du Labrador[modifier | modifier le code]

Le LSW (masse d'eau de la mer du Labrador, typiquement froide) se forme à des profondeurs intermédiaires, par convection profonde, au centre de la mer du Labrador, en particulier lors des tempêtes hivernales[35]. Cette convection n'est toutefois pas assez profonde pour pénétrer dans la couche NSOW qui forme les eaux profondes de la mer du Labrador.

Ce LSW rejoint le NSOW pour se déplacer vers le sud hors de la mer du Labrador : tandis que NSOW passe facilement sous le NAC au coin nord-ouest, une partie du LSW est conservée.

Ce détournement et cette rétention par le SPG expliquent sa présence et son entraînement près des débordements du GSR (Groenland-Scotland Ridge). La plupart des eaux du LSW détournées se séparent cependant avant la CGFZ (zone de fracture de Charlie-Gibbs) et reste dans le SPG occidental.
La production de LSW dépend fortement du flux de chaleur mer-air et ce flux varie généralement de 3 à 9 Sv par an[46],[47]. L'ISOW est produit proportionnellement au gradient de densité à travers la dorsale entre l'Islande et l'Écosse et, en tant que tel, il est sensible à la production de LSW qui affecte la densité en aval[48],[49]. Plus indirectement, l'augmentation de la production de LSW est associée à un SPG renforcé et est supposée La production de LSW était minimale avant l'événement de 8,2 ka [50], avec le SPG censé avoir existé auparavant dans un état affaibli et non convectif[51]. Il y débat sur la mesure dans laquelle la convection dans la mer du Labrador joue un rôle dans la circulation de l'AMOC, en particulier concernant le lien entre la variabilité de la mer du Labrador et la variabilité de l'AMOC[52]. Les études d'observation n'ont pas été concluantes quant à l'existence de cette connexion[21]. De nouvelles observations avec la matrice OSNAP montrent peu de contribution de la mer du Labrador au renversement, et les observations hydrographiques de navires datant de 1990 montrent des résultats similaires[53],[54]. Néanmoins, des estimations plus anciennes de la formation de LSW à l'aide de techniques différentes suggèrent un renversement plus important[55].

Niveau marin ; « gonflage » par l'upwelling atlantique[modifier | modifier le code]

Pour des raisons de conservation de masse, le système océanique mondial doit remonter vers la surface odéantique un volume d'eau égal à celui qui est descendu vers les grands fonds. La remontée dans l'Atlantique se produit principalement par des upwellings en zones côtières et équatoriales.

Les remontées côtières se produisentt à la suite du transport d'Ekman, le long de l'interface entre la terre et un courant entraîné par le vent. En Atlantique, cela se produit surtout autour du courant des Canaries et du courant de Benguela. Selon une modélisation des upwellings (remontées d'eau profondes) dans ces deux régions, ils se font en système d'antiphase (ou “remontée en bascule”)10.1029/2007GL030285[56].

Les remontées équatoriale se produisent, elles, sous l'effet du forçage atmosphérique et de la divergence due à la direction opposée de la force de Coriolis de part et d'autre de l'équateur. L'Atlantique présente toutefois des mécanismes plus complexes (ex : migration de la thermocline, surtout dans l'Atlantique oriental)[57].

Remontée d'eau de l'océan Austral[modifier | modifier le code]

Les eaux profondes de l'Atlantique Nord sont principalement remontées à l'extrémité sud du transect de l'Atlantique, dans l'océan Austral[58]. La majorité des upwelling (80 % environ), normalement associées à l'AMOC, suviennent dans cette région, ainsi liée à la circulation mondiale[21],[59].

Cette ré-apparition remonte de grandes quantités de nutriments à la surface, ce qui soutient une activité biologique plus intense, égalemen tessentielle au fonctionnement de l'océan en tant que puits de carbone à long terme.

De plus, l'eau montante contient peu de carbone dissous, car généralement âgée de 1000 ans et n'ayant pas été exposée augmentations anthropiques du CO2 dans l'atmosphère[60]. Elle est donc provisoirement plus efficace comme puits de carbone[61] (lequel varie : ainsi, ils semble avoir diminué jusqu'en 2002, puis augmenté jusqu'en 2012)[62].

Après l'upwelling, l'eau remontée des profondeurs océaniques est censée prendre l'un des deux voies suivantes[58],[63] :

  1. celle qui est remontée près de glace de mer se densifie et s'engage dans la cellule inférieure de l'AMOC ;
  2. l'eau qui remonte à des latitudes plus basses se déplacera plus au nord en raison du transport d'Ekman et est s'engager& dans la cellule supérieure.

Tendances[modifier | modifier le code]

Reconstructions[modifier | modifier le code]

Les reconstructions climatiques soutiennent généralement l'hypothèse selon laquelle l'AMOC est déjà plus faible aujourd'hui qu'il ne l'était au début du XXe siècle.

Une analyse statistique (2010) a décelé un affaiblissement continu de l'AMOC depuis la fin des années 1930, avec un déplacement brusque d'une cellule de renversement de l'Atlantique Nord vers 1970[64].

Les climatologues Michael Mann (Penn State) et Stefan Rahmstorf (Institut de Potsdam de recherche sur l'impact climatique) ont suggéré que l'AMOC pourrait encore s'affaiblir. En 2015, ils concluent que la circulation de l'AMOC a ralenti tout au long du XXe siècle et que la faiblesse qu'il a démontrée après 1975 était sans précédent au cours du dernier millénaire ; même si l'AMOC a connu une reprise partielle après 1975, la fonte en cour et attendue des calottes glaciaires du Groenland devraient l'affaiblir plus encore[65]. En 2015, une autre étude suggère que l'AMOC a perdu de 15 à 20 % de sa force en 200 ans[66]. En 2018, une autre reconstruction plaide pour un affaiblissement d'environ 15 % depuis le milieu du XXe siècle[67].

On cherche à mieux cerner l'AMOC durant le passé préindustriel :

  • en 2018, une équipe suggère que les 150 dernières années d'AMOC ont montré une faiblesse exceptionnelle par rapport aux 1500 années précédentes, avec un écart après la petite période glaciaire[68] ;
  • en février 2021, une étude reconstruit les 30 dernières années de la variabilité de l'AMOC sans trouver de preuve de déclin[69] ; mais selon autre étude (Nature Geoscience, 2021)[70], le millénaire précédent a vu un affaiblissement sans précédent de l'AMOC ; un indice que ce changement pourait être anthropique[71]
    Selon l'un des co-auteurs, l'AMOC a déjà ralenti d'environ 15 %, avec des effet déjà visibles, et « dans 20 à 30 ans, il est susceptible de s'affaiblir davantage, et cela influencera inévitablement notre météo, de sorte que nous verrions une augmentation des tempêtes et des vagues de chaleur en Europe »[71] ;
  • en août 2021, dans Nature Climate Change, un article observe des changements significatifs dans huit indices AMOC-dépendants, suggérant qu'ils pourraient indiquer "une perte presque complète de stabilité". Cependant, bien qu'il ait puisé dans plus d'un siècle de données sur la température et la salinité des océans, pour maintenir des registres cohérents des huit indicateurs, cet article a n'a pu retenir les données correspondant aux 35 ans avant 1900 et après 1980 [17] ;
  • en février 2022, dans Nature Geoscience, un article de commentaire Matters Arising co-écrit par 17 scientifiques, conteste ces résultats, affirmant que la tendance à long terme de l'AMOC reste incertaine[3]. La revue a aussi ensuite publié une réponse des auteurs de l'étude de 2021 à l'article "Matters Arising", qui maintiennent et défendent leurs conclusions[72] ;
  • en avril 2022, dans Nature Climate Change, des chercheurs ont utilisé près de 120 ans de données (1900 -> 2019) sans trouver de changement significatifs avant 1980 ; les variation restant selon eux dans la plage de variabilité naturelle[2] ;
  • en mars 2022 une synthèse conclu que, bien qu'il puisse y avoir un affaiblissement à long terme de l'AMOC causé par le réchauffement climatique, il reste difficile à détecter lors de l'analyse de son évolution depuis 1980, car cette période présente à la fois des périodes d'affaiblissement et de renforcement; les auteurs appellent à affiner la recherche, à plus long terme[73].

Observations[modifier | modifier le code]

Comparaison (2021) des observations RAPID (post-2004) de l'AMOC avec une tendance reconstruite pour la période 1980-2004. Etant donné sa taille et sa faible inacessibilité profonce, ce mégacourant n'est suivi que depuis 2004

Des observations directes de la force de l'AMOC ne sont disponibles que depuis 2004 à partir du réseau RAPID, un réseau de bouées in situ à 26° N dans l'Atlantique. Avant cette date, les études reposent sur des preuves indirectes du comportement de l'AMOC [71],[74] ; Alors que les modèles climatiques prédisent un affaiblissement de l'AMOC dans des scénarios de réchauffement climatique, ils ont souvent du mal à faire correspondre les observations ou les reconstructions du courant. En particulier, la baisse observée au cours de la période 2004-2014 a été d'un facteur 10 supérieure à celle prédite par les modèles climatiques participant à la phase 5 du projet d'intercomparaison de modèles couplés (CMIP5) : cependant, certains scientifiques ont attribué cela à une variabilité interdécennale de la circulation plus importante que prévu[75],[76].
La phase 6 du projet d’intercomparaison de modèles couplés (CMIP6) a conclu que l'AMOC devrait s’affaiblir au cours du XXIe siècle en raison de l’augmentation des gaz à effet de serre qui implique que la chaleur retenue par l'océan augmentera anormalement, quand par ailleurs les augmentations des précipitations et la fonte des glaces auront un effet de refroidissement en zone polaire : la majorité des modèles CMIP6 indiquent un affaiblissement de 34% à 45% de la force actuelle de l’AMOC avant 2100, sous réserve des incertitude sur les projections climatiques et sur les hypothèses du modèle (scénarios futurs d’émissions anthropiques notamment)[77].

En février 2021, une étude a indiqué que l'AMOC s'était en fait remis de ce déclin et n'a trouvé aucune preuve d'un déclin global de l'AMOC au cours des 30 dernières années[69]. De même, une étude, dans Science Advances (2020) n'a trouvé aucun changement significatif dans la circulation de l'AMOC par rapport aux années 1990, malgré les changements substantiels dans l'océan Atlantique Nord à cette époque[78].

Jusqu'à 2010[modifier | modifier le code]

En avril 2004, l'hypothèse selon laquelle le Gulf Stream s'affaiblit a reçu un coup de pouce lorsqu'une analyse rétrospective des données satellitaires américaines a semblé montrer un ralentissement du gyre de l'Atlantique Nord (le tourbillon nord du Gulf Stream)[79].

En mai 2005, Peter Wadhams rapporte dans The Times (Londres) des mesure faites par sous-marin sous la calotte glaciaire arctique sur les cheminées géantes d'eau froide et dense, où l'eau s'enfonce normalement jusqu'au fond de la mer en éttant remplacée par de l'eau moins froide : les cheminées antérieurement observées avaient pratiquement disparu ; au lieu de sept à douze colonnes géantes attendue, Wadhams n'en a trouvé que deux, chacune extrêmement faibles[80].

En 2005, une réduction de 30 % des courants chauds transportant l'eau au nord du Gulf Stream est observée (par rapport à la dernière mesure de ce type en 1992). Mais les auteurs rappellent les incertitudes qui affectent ces mesures[81]. Detlef Quadfasel souligne que l'incertitude des estimations de Bryden et al. est élevée, mais ajoute que d'autres facteurs et observations soutiennent leurs résultats, et que les implications basées sur les enregistrements paléoclimatiques montrent dans le passé des refroidissements burtaux (jusqu'à 10 °C en des décennies). Il appelle des observations et modélisations complémentaires pour un éventuel avertissement précoce en cas de dégradation dévastatrice de la circulation thermohaline[82]. En réponse, Quirin Schiermeier estime que la variation naturelle pourrait aussi expliquer les observations récentes, tout en mettant en évidence des implications possibles[83],[84].

En 2008, Vage et al., sur la base du "profilage des données flottantes du programme Argo pour documenter le mélange profond", et d' "une variété de données in situ, satellitaires et de réanalyse" rapportent "le retour de la convection profonde au gyre subpolaire dans les mers du Labrador et d'Irminger à l'hiver 2007-2008" ; selon eux, ceci pourrait être du à des variations du comportement de la « cheminée d'eau froide », effectivement observées[85].

Ralentissement (ou arrêt possible ?) de la circulation thermohaline[modifier | modifier le code]

Schéma résumant la trajectoire de la circulation thermohaline. en bleu : courants d'eau profonde, tandis que les chemins rouges représentent les courants de surface
Schéma de l'écoulement de surface vers le nord dans l'océan Atlantique, qui coule et inverse la direction dans l'Arctique. Le rafraîchissement des eaux de surface de l'Arctique par l'eau de fonte pourrait conduire à un point de basculement climatique. Cela aurait des effets importants sur la force et l'orientation de l'AMOC, avec de graves conséquences pour la nature et la société humaine.

La circulation thermohaline influence le climat mondial et inversement ; le ralentissement ou l'Arrêt de la circulation thermohaline est un effet hypothétique du changement climatique anthropique sur une circulation océanique majeure. Le Gulf Stream fait partie de cette circulation, et explique pourquoi l'Europe du Nord est plus chaude qu'elle ne le serait normalement (Édimbourg est à la même latitude que Moscou). Les impacts du déclin, ou pire, de l'arrêt potentiel de l'AMOC pourraient inclure des pertes de production agricole, des changements d'écosystème et le déclenchement d'autres points de basculement climatiques[7], avec de moindres précipitations aux latitudes moyennes et des précipitations accrues sous les tropiques et en Europe, et un possible renforcement des tempêtes qui suivent la voie de l'Atlantique Nord. Enfin, ce déclin s'accompagnerait aussi d'une forte hausse du niveau de la mer le long de la côte Est de l'Amérique du Nord[52].
Selon Simon Dietz et al. (2021), si l'existence géophysique de « points de bascule climatique » ne fait pas de doutes (elle est démontrée par les archives paléoclimatique), des incertitudes scientifiques considérables concernent cependant encore leur taille, leur probabilité d'occurence et les interactions qui les lient entre eux ; et leurs impacts socio-économiques sont encore plus incertains et difficiles à imaginer et calibrer ; ils sont donc, à tort, encore souvent ignorés ou insuffisemment traités par la prospective économique[86],[87].

Degré de stabilité de l'AMOC ?[modifier | modifier le code]

Le renversement de la circulation méridienne de l'Atlantique n'est pas une caractéristique statique de la circulation mondiale des courants, il s'agit au contraire d'une fonction dynamique, sensible, répondant aux variations de distributions et de gradiants de température et de salinité ainsi qu'aux forçages atmosphériques (vent).

Des reconstructions paléoocéanographiques de la vigueur et de la configuration de l'AMOC ont révélé des variations significatives au cours du temps géologique[88],[89], complétant les observations de variations faites à des échelles plus courtes[75],[90].

Les reconstructions d'un mode "arrêt" ou "Heinrich" de l'Atlantique Nord ont alimenté les inquiétudes quant à un possible effondrement futur du renversement de la circulation en raison du changement climatique mondial.

La physique d'un tel arrêt serait étayée par la « bifurcation de Stommel » (nom donné à un concept océanographique et climatologique décrivant un changement abrupt dans la circulation thermohaline (CTH) de l’océan global : un modèle conceptuel simplifié dit des « boîte de Stommel » divise l’océan en deux « boîtes », l'une représentant les hautes latitudes et l'autre la zone tropicale, le modèle introduit une circulation entre ces boîtes proportionnelle aux différences de densité de l'eau liées à leur température et salinité[91]. Selon ce modèle, la circulation thermohaline peut avoir plusieurs équilibres stables, et en approchant d'un seuil, un petit changement dans les conditions environnementales peut provoquer un basculement brutal d’un équilibre à un autre. Ce basculement est dit « bifurcation de Stommel ». Des études ultérieures ont étendu et modifié ce modèle de « boîtes » en y incluant des processus tels que les circulations de gyre océanique et l’énergie mécanique provenant du vent et des marées[92],[93]. Une bifurcation de Stommel pourrait être induite par une certaine augmentation du forçage d'eau douce (ou par un réchauffement de l'eau de surface de l'océan) conduisant à une réduction soudaine du renversement, moment à partir du quel, ce forçage devrait être considérablement réduit pour qu'un redémarrage soit possible[94].

On parle de variabilité multidécennale de l’Atlantique pour décrire un mode cohérent de variabilité climatique naturelle se produisant dans l’océan Atlantique Nord, cycle qui a des impacts forts sur les sociétés humaines et les écosystèmes du monde entier[95]. La périodicité et les déclencheurs et moteurs de ce cycle sont encore largement débattus car l'observation instrumentale du phénomènes est encore récente et en raison d'effets concurrents des facteurs climatiques internes et externes modulant la variabilité de la température de surface de l’Atlantique Nord. Récemment (2022) dan le Jounal Nature, des chercheurs ont utilisé des données paléoclimatiques et un cadre statistique avancé pour générer, évaluer et comparer 312 reconstructions de la variabilité multidécennale de l’Atlantique pour le dernier millénaire, en se basant sur divers indices et méthodes de régression[95]. Selon eux, leur meilleure reconstruction (robustesse vérifiée sur le passé connu du climat) montre que la mémoire dans les variations de la variabilité multidécennale de l’Atlantique a fortement augmenté récemment : c'est selon eux « un signal d’avertissement précoce potentiel pour l’approche d’un point de basculement en Atlantique Nord »[95].

Si l'on force des modèles océaniques globaux de basse résolution par un apport anormal d'eau douce arctique ; ils présentent alors un comportement d'hystérésis, lié à l'existence de bifurcations vers un régime d'équilibre multiple sensible aux changements de diffusivités horizontales et verticales[96] ;

La paléoclimatologie suggère que des épisodes de refroidissements brutaux de l'hémisphère nord ont dans le passé été liés à l'affaiblissement de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique (AMOC)[97], probablement suite à une entrée excessive d'eau douce arctique[98]. Cependant, ces scenarii ont eu lieu dans des contextes préindustriels, et pourraient donc ne pas valoir pour la période contemporaine de réchauffement anthropique[99].
L'AMOC tel qu'affaibli de 1975 à 1998, aurait dû entraîner un refroidissement de l'hémisphère nord, or c'est le contraire qui a été observé[99]. Sous l'effet du forçage radiatif par les gaz à effet de serre, le rôle dominant de l'AMOC est passé du transport de chaleur en surface vers l'Europe et le nord au stockage de chaleur dans la profondeur de l'Atlantique, tamponnant le réchauffement global de la planète. Et en phase d'accélération (du milieu des années 1990 au début des années 2000), l'AMOC a stocké environ la moitié de la chaleur excédentaire à l'échelle mondiale, contribuant à ralentir le réchauffement global en surface, mais à réchauffer l'océan mondial. Inversement depuis 2004, l'AMOC s'est affaibli, ainsi que la captation de chaleur par l'océan[99] ; ce déclin actuel semble vers 2018 toucher à sa fin mais cette phase de faiblesse pourrait perdurer, et selon Chen et Tung (2018) « si les schémas antérieurs se maintiennent, les faibles niveaux résultants de prise de chaleur océanique se manifesteront sous la forme d'une période de réchauffement rapide de la surface globale »[99].

Ces effets sont dans une certaine mesure tempérés par une rétroaction négative : une réduction concomitante du transport d'eau « chaude » vers l'Atlantique Nord sous un AMOC affaibli contribuerait à limiter le réchauffement de l'arctique. Une reconstruction paléo-océanographique (publication 2022) n'a trouvé qu'un impact limité du forçage massif en eau douce lors de la déglaciation finale de l'Holocène (il y a environ 11 700 à 6 000 ans, quand le niveau marin s'est élevé d'environ 50 mètres), les auteurs suggérant que la plupart des modèles surestiment l'impact du forçage en eau douce sur l'AMOC[13].

L'analyse des effets combinés des rétroactions des faceurs température et salinité est cependant encore compliquée par le fait que la composante « vent » de l'AMOC (et du changement climatique global) n'est pas encore bien cernée.

En 2009, Hofmann et Rahmstorf estimaient qu'une instabilité convective plutôt que la rétroaction advective de Stommel joue un rôle dominant dans l'AMOC, et qu'un rôle relativement plus important du forçage atmosphérique pourrait éventuellement conduire à moins de dépendance des prédictions aux facteurs thermohalins énumérés ci-dessus, rendant le phénomène AMOC moins vulnérable aux changements de température et de salinité dans le contexte du réchauffement global, mais plus réactif au vent. Ces auteurs « discutent des preuves que les modèles climatiques actuels surestiment systématiquement la stabilité de l'AMOC »[100].

Équilibres multiples ou équilibre unique ?[modifier | modifier le code]

En plus de la reconstruction paléo-océanographique, le mécanisme et la probabilité d'un effondrement ont été étudiés à l'aide de modèles climatiques.

Les modèles terrestres d'une complexité intermédiaire (EMIC) ont historiquement prédit qu'un AMOC moderne aurait plusieurs équilibres possible (modes chauds, froids et stables)[101].

Ceci contraste avec les modèles plus complets, qui plaident pour un AMOC stable caractérisé par un seul état d'équilibre. Cependant, cette stabilité est mise en doute car le flux d'eau douce décrit par les modèles n'est pas observé dans la réalité[75],[102].

Un flux nordward non physique dans les modèles agit comme une rétroaction négative sur le renversement et faussement penche vers la stabilité[10]. D'autre part, il a également été suggéré que le forçage en eau douce stationnaire utilisé dans les EMIC classiques est trop simpliste, et une étude de 2022 qui a modifié un EMIC de bifurcation de Stommel pour utiliser un flux d'eau douce transitoire plus réaliste a constaté que ce changement retardait le comportement de basculement dans le modèle de plus de 1000 ans. L'étude a suggéré que cette simulation est plus cohérente avec les reconstructions de la réponse d'AMOC à l'impulsion de fonte 1A, lorsqu'un délai similairement long a été observé[14].

Équilibres multiples par rapport à équilibre unique[modifier | modifier le code]

En plus de la reconstruction paléocéanographique, le mécanisme et la probabilité d'effondrement ont été étudiés à l'aide de modèles climatiques. Les modèles terrestres de complexité intermédiaire (EMIC) ont historiquement prédit qu'un AMOC moderne aurait des équilibres multiples, caractérisés par des modes chaud, froid et d'arrêt.[ 91] Cela contraste avec des modèles plus complets, qui se penchent vers un AMOC stable caractérisé par un seul équilibre. Cependant, le doute est jeté sur cette stabilité par un flux d'eau douce modélisé vers le nord qui est en contradiction avec les observations[75],[102]. Un flux non physique vers le nord dans les modèles agit comme une rétroaction négative sur le renversement et faussement biaisé vers la stabilité[10]. D'autre part, il a également été suggéré que le forçage stationnaire d'eau douce utilisé dans les EMIC classiques est trop simpliste, et une étude de 2022 qui a modifié un EMIC de bifurcation de Stommel pour utiliser un flux d'eau douce transitoire plus réaliste a révélé que ce changement a retardé le comportement de basculement dans le modèle de plus L'étude a suggéré que cette simulation est plus cohérente avec les reconstructions de la réponse de l'AMOC à l'impulsion 1A de l'eau de fonte, lorsqu'un délai tout aussi long a été observé[14].

Modifications internes de l'AMOC ?[modifier | modifier le code]

Une étude récente (2023) a cherché à modéliser la réponse à venir de la branche supérieure de l'AMOC (et du gyre subtropical de l’Atlantique Sud) face au réchauffement tel qu'attendu dans le cadre du scénario du statu quo du GIEC. Cette branche de l'AMOC se forme actuellement au sud de l’Atlantique Sud, sous l'effet d'une convergence de l’entraînement des eaux du Pacifique et de l’océan Indien qui s’incorporent dans le gyre subtropical de l’Atlantique Sud. Selon des simulations basées sur le Community Earth System Model 1 Large Ensemble de 1920 à 2100. Selon ce modèle, il y aura une redistribution des flux, et l'AMOC s'affaiblira ; cependant ce ne sera pas parce que moins d’eaux sont importées des bassins du Pacifique et de l’Inde, mais plutôt car le flux de l'Amoc sera surtout redirigé dans une boucle de recirculation dans la partie sud-ouest d’un gyre subtropical de l’Atlantique Sud déformé, revenant vers le sud après avoir atteint la limite ouest de l’Atlantique Sud.

Impacts d'un ralentissement de l'AMOC[modifier | modifier le code]

Pour Don Chambers (College of Marine Science de l'Université de Floride du Sud) : « L'effet majeur d'un ralentissement de l'AMOC devrait être des hivers et des étés plus frais autour de l'Atlantique Nord, et de petites augmentations régionales du niveau de la mer sur la côte nord-américaine. »[103]. James Hansen et Makiko Sato estiment qu'un simple ralentissement de l'AMOC causerait un refroidissement d'environ 1°C et affecterait peut-être les conditions météorologiques.

En 2018, le ralentissement de l'AMOC a aussi été relié à une augmentation observée de la désoxygénation côtière[104], et en 2020, il a aussi été relié à une augmentation de la salinité de l'Atlantique Sud[105].

Impacts d'un arrêt de l'AMOC[modifier | modifier le code]

Un arrêt de l'AMOC aurait des effets très différent de ceux d'un simple ralentissement. Ces effets, irréversible à l'échelle du siècle, seraient notamment un refroidissement de l'Atlantique Nord (de plusieurs degrés Celsius) et un forte augmentation des tempêtes[106].

En 2005, Schmittner et al. suggèrent aussi une disparition de plus de 50% du plancton de l'Atlantique Nord en raison d'une stratification accrue et d'échanges réduits de nutriments entre les couches océaniques[6]. corréalativement, une chute du taux d'oxygène dissous toucherait l'Atlantique Nord (bien que le taux de O2 global augmenterait légèrement à l'échelle mondiale)[107].

Près de 15 ans plus tard (2019), une étude suggère que la baisse alors observée d'environ 10 % de la productivité phytoplanctonique en Atlantique Nord pourrait être expliquée par cette hypothèse[108].

Un autre effet serait une élévation régionalement nettement accrue du niveau marin[109]. Ainsi, une étude (2016) apporte des preuves d'une forte accélération de l'élévation induite du niveau de la mer à l'Est des États-Unis (peut-être 3 à 4 fois plus que la moyenne mondiale) ; des résultats suggèrent en outre que « des taux d'émissions de carbone plus élevés contribuent aussi à une augmentation [de l'élévation du niveau marin] dans cette région par rapport à la moyenne mondiale »[110].

En 2021, une autre étude suggère que le ralentissement de l'AMOC a joué un rôle dans le fait la côte nord-est des États-Unis s'est retrouvée comme étant l'une des régions les plus réchauffées d'Amérique du Nord[111],[112].

En 2020, l'affaiblissement projeté de l'AMOC au XXIe siècle dans le cadre d'un scénario RCP 8.5 (correspondant à une augmentation continue des émissions) prévoit que le déclin de la glace de mer de l'Arctique sera légèrement freiné (l'émergence d'un Arctique sans glace se ferat environ 6 ans plus tard selon les auteurs, mais sans empêcher une perte de plus de 50 % de la glace de mer sur les bords de la Mer du Labrador, de la Mer du Groenland et de la Mer de Barents. Une autre conséquence serait le déplacement vers le sud de la zone de convergence intertropicale, les précipitations associées augmentant au nord de celle-ci au-dessus de l'océan Atlantique tropical et diminuant vers le sud. Ces dernières tendances seraient nénamoins noyées dans des changements beaucoup plus importants des précipitations associés au RCP 8.5.
Le ralentissement de l'AMOC accuentuerait aussi :

  1. la dépression islandaise (un centre semi-permanent de basse pression atmosphérique situé entre l'Islande et le sud du Groenland, qui s'étendant en hiver dans l'hémisphère nord jusqu'à la mer de Barents et qui en été, elle s'affaiblit et se divise en deux centres, l'un près du détroit de Davis, au Labrador, et l'autre à l'ouest de l'Islande. C'est un centre principal d'action dans la circulation atmosphérique de l'hémisphère nord, associé à une activité cyclonique fréquente. Il forme un pôle de l'oscillation nord-atlantique, l'autre étant la zone de haute pressin des Açores)[113]
  2. la dépression aleutienne, en raison du déplacement des jets de l'ouest[113].
Des basculements en cascades sont plausible ou attendus, où l'AMOC médierait une connexion entre les autres éléments de basculement.

En 2021, un modèle de réseau conceptuel a été développé, reliant par un ensemble d'équations simplifiées l'AMOC, la calotte glaciaire du Groenland, la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental et la forêt amazonienne (autant de points de bascule climatiques bien connus) ; ce modèle suggère que bien que les changements apportés à l'AMOC ne déclenchent pas à eux seuls un comportement de bascule dans ces autres éléments du système climatique, tout autre élément climatique évoluant vers le basculement affecterait aussi les autres par le biais d'une connexion médiée par le ralentissement de l'AMOC, initiant potentiellement une cascade de basculement. Le ralentissement de l'AMOC réduirait le seuil de réchauffement climatique au-delà duquel l'un de ces quatre éléments (y compris l'AMOC lui-même) pourrait basculer, par opposition aux seuils établis en étudiant ces éléments isolément[114].

Les impacts économiques d'un basculement climatique général seraient considérables, et en outre inéquitablement répartis pour les pays. En 2021, une première estimations unifiées des impacts économiques a été tentée pour huit points de basculement climatique, portant sur quelques dommages climatiques nationaux (dus à la hausse des températures et du niveau de la mer) pour 180 pays, calibrés sur l'économétrie disponible et sur une modélisation par simulation. Ce travail conclue à un coût social du carbone (SCC) accru d’environ 25%, mais avec une distribution asymétrique ; avec 10% de probabilité que les points de basculement climatique fassentplus que doubler le SCC, en aggravant fortement le risque économique mondial. L'analyse spatiale faite sur ces bases montre que les pertes économiques surviendront alors presque partout, les plus grands effets étant ceux de la dissociation des hydrates de méthane océaniques et du dégel du pergélisol[115]. Les auteurs reconnaissent avoir probablement sous-estimées les pertes économiques car l'évaluation de certains points de basculement n’avait pas encore été faite par la littérature économique.
L'année suivante, les conclusions de cette étude, ont été sévèrement critiquées par un groupe de scientifiques, dont Steve Keen et Timothy Lenton, qui considéraient ses conclusions comme une grave sous-estimation[116]. Les auteurs ont répondu à cette critique en notant que leur article devrait être traité comme le point de départ de l'évaluation économique des points de basculement plutôt que comme le dernier mot, et puisque la plupart de la littérature incluse dans leur méta-analyse n'a pas la capacité d'estimer les dommages climatiques hors marché, leurs chiffres pouvant effectivement être sous-estimé[117].

Impacts d'un arrêt[modifier | modifier le code]

Modélisation du réchauffement au XXIe siècle dans le scénario "intermédiaire" du réchauffement climatique (en haut).
Efffondrement potentiel du gyre subpolaire dans ce scénario (au milieu).
Effondrement de l'ensemble de la circulation de renversement du sud de l'Atlantique (en bas)

La possibilité que l'AMOC soit un système « bistable » (c'està dire qui est soit "on" soit "off") et qu'il puisse alors s'effondrer soudainement est un sujet de discussion scientifique depuis longtemps[118],[119].

En 2004, The Guardian a publié les conclusions d'un rapport commandé par le conseiller à la défense du Pentagone (Andrew Marshall), suggérant que la température annuelle moyenne en Europe chuterait de 6° Fahrenheit entre 2010 et 2020 en cas d'arrêt brutal de l'AMOC[120]. Un tel Collapsus global de la circulation thermohaline (THC) pourrait être induit par le réchauffement climatique. Il déclencherait — apparemment paradoxalement pour le habitants concernés —, un refroidissement local (de l'Atlantique Nord, de l'Europe et de l'Amérique du Nord) dan un contexte de réchauffement global[121],[122]. Les îles britanniques, la France et les pays nordiques seraient les plus affectés, car - depuis la dernière glaciation - les plus réchauffés par la dérive de l'Atlantique Nord[123],[124]. En quelques décennies le climat anglais ressemblerait alors à celui du nord canadien[20].

Outre ce refroidissement local, ce collapsus courantologique augmenterait les tempête majeures et les intrusions marines, le risque d'inondation ; il induirait un effondrement des stocks et de la productivié planctonique (avec risque accru de désoxygénation et de zones marines mortes), un réchauffement et des changements de régimes de précipitations sous les tropiques, en Alaska et en Antarctique ; des événements El Niño plus fréquents et plus intenses en raison des arrêts associés des courants de Kuroshio, de Leeuwin, et de l'Est de l'Australie, tous connectés au même système que celui qui régule le Gulf Stream (AMOC). La surface des océans resterait oxygénée par le vent. Mais sous la surface, le eaux plus stagnantes, réchauffées et acidifiées manqueraient en outre d'oxygène (anoxie, qui a déjà été une cause probable d'événements passés de collapsus écologique se traduisant par des extinctions de masse[125].

En 2002, une étude a suggéré qu'un arrêt de l'AMOC pourrait causer des changements de température brusques et massifs, comparables à ceux de la dernière période glaciaire (événements dits de Dansgaard-Oeschger : fluctuations climatiques rapides, peut être causés par le forçage d'eau douce à haute latitude interrompant la CTH[126]. Une revue d'étude en 2017 a trouvé de fortes preuves de changements passés dans la force et la structure de l'AMOC associés à des événements climatiques brusques tels que le Dryas récent et de nombreux « événements Heinrich »[127].

En 2015, James Hansen estime que l'arrêt (ou un ralentissement substantiel) de l'AMOC, en plus de contribuer peut-être à des événements extrêmes comparables à ceux de la fin du réchauffement de l'Éémien, entraînera une augmentation générale des évènement météorologiques violents. La fonte des glaces induit un refroidissement de surface, lequel accroit la différence de température entre la surface et la basse troposphère, ce qui, selon les simulations de modèles stimule fortement l'énergie de tourbillons dans toute la troposphère aux latitude moyenne. Cela accroit la « baroclinité » et donc la fréquence d'événements météorologiques très intenses (tempêtes cycloniques hivernales et proches de l'hiver, aussi dites « super tempête », proche de l'ouragan et souvent associées à d'importantes chutes de neige). Son étude conclue qu'un fort refroidissement de l'Atlantique Nord induit par un arrêt de l'AMOC augmenterait potentiellement la vitesse moyenne saisonnière du vent des hélies du nord-est (jusqu'à + 10 à + 20 % par rapport à l'époque préindustrielle). La dissipation de l'énergie éolienne étant proportionnelle au cube de vitesse du vent, cela se traduirait par une augmentation de la dissipation de l'énergie de tempête par un facteur d'environ 1,4 à 2 (remarque : ces simulation ne concernent que les vents moyens saisonniers sur de grandes grilles géographique, et non les tempêtes individuelles)[9].

En 2017, une étude conclue qu'un arrêt de l'AMOC serait sans effets sur l'ENSO en raison de processus atmosphériques divergents s'annulant mutuellement[128], mais fin 2021, en utilisant un modèle de système terrestre communautaire (CESM, simulation numérique du système terrestre où les composants atmosphériques, océaniques, glaciaires, de surface terrestre, de cycle du carbone et autres sont entièrement couplées, offrant des simulations poussées du passé, du présent et de l’avenir de la Terre, Maria Molina et al. suggèrent néanmoins qu'un ralentissement de l'AMOC pourrait augmenter la force de l'ENSO et ainsi amplifier les extrêmes climatiques, surtout si une autre circulation de renversement méridionale se développe dans l'océan Pacifique en réponse au ralentissement de l'AMOC[129].

En 2022, une étude conclue qu'un effondrement de l'AMOC pourrait accélérer les alizés du Pacifique et la circulation de Walker, tout en affaiblissant les sommets subtropicaux de l'Inde et de l'Atlantique Sud[130] ; et la même équipe, conclue ensuite, à une réduction d'environ 30 % de la variabilité de l'ENSO et à une réduction d'environ 95 % de la fréquence des événements extrêmes d'El Niño. Contrairement à aujourd'hui, les événements El Niño deviennent plus fréquents dans le centre plutôt que dans l'est du Pacifique El Niño[131]. Dans le même temps, les effets de la Niña deviendraient dominant dans le monde, conduisant probablement à des précipitations extrêmes plus fréquentes sur l'est de l'Australie et à des sécheresses et inendies encore pires dans le sud-ouest des États-Unis.

En 2020, une étude concernant l'effet d'un effondrement de l'AMOC sur l'agriculture et la production alimentaire en Grande-Bretagne[132] conclue à une inversion de l'impact du réchauffement climatique en Grande-Bretagne (refroidissement moyen de 3,4 °C avec baisse des précipitations en saison de croissance ( d'environ <123 mm), impliquant une perte de terres arables (- 32 % à -7 %). La valeur nette de l'agriculture britannique diminuerait d'environ 346 millions de livres sterling par an, soit plus de 10 % [8].

Une étude de 2021 a utilisé une approche de modélisation simplifiée pour évaluer l'impact d'une fermeture sur la forêt amazonienne et son hypothétique déacéation et sa transition vers un état de savane dans certains scénarios de changement climatique. Elle suggère qu'un arrêt de l'AMOC augmenterait les précipitations sur le sud de l'Amazonie en raison du déplacement d'une zone de convergence intertropicale et aiderait ainsi à contrer ou freiner sa mort et potentiellement à stabiliser au moins la partie sud de la forêt tropicale[133].

Projections et prospective climatique[modifier | modifier le code]

La recherche sur la force future de l'AMOC est présentée ci-dessous (dans l'ordre chronologique). Elle est surtout basée sur les projections des modèles de circulation générale atmosphère-océan, bien que de grandes revues comme les rapports du GIEC soient également éclairées par les observations actuelles et les reconstructions historiques, ce qui leur permet de prendre en compte un plus large éventail de possibilités et d'attribuer des probabilités aux événements qui ne sont pas explicitement couverts par les modèles. Les scenarii et modèle se font de plus en plus pessimistes alors que le temps passe :

Vers 2001, le troisième rapport d'évaluation du GIEC prévoyait une grande confiance dans l'hypothèser que le THC s'affaiblirait plutôt que s'arrêter, et que les effets du réchauffement l'emporteraient sur le refroidissement, même sur l'Europe[134], mais cette évaluation a des insuffisances[15].

En 2014, le cinquième rapport d'évaluation du GIEC donne encore une transition rapide de l'AMOC comme "très peu probable" avec un niveau de confiance élevé[135]. Mais cette évaluation reste entachée de plusieurs limites, dont un biais signalé des modèles CMIP vers la stabilité de l'AMOC[15] et une analyse insuffisante des impacts sur la circulation causés par l'intrusion d'eau de fonte des calottes glaciaires du Groenland.

En 2016, une étude vise à remédier à ces lacunes. Elle intègre la fonte des calottes glaciaires du Groenland aux projections de huit modèles climatiques de pointe, concluant cette fois qu'avant 2090-2100, l'AMOC devrait s'affaiblir d'environ 18 % (fourchette comprise entre - 3 % et - 34 %) sous le scénario "intermédiaire" 4.5 ; tandis qu'il s'affaiblirait de 37 % (fourchette : entre - 15 % et - 65 %) pour deux scénarios étendus au-delà de 2100. L'AMOC se stabiliserait dans le cadre du RCP 4,5, mais continue de décliner dans le scenario RCP 8,5, avec une baisse moyenne de 74 % de 2290 à 2300 et une probabilité de 44 % d'un effondrement pur et simple[11].

En 2017, une autre étude vise à corriger le biais du modèle du système climatique communautaire, et simule un scénario où les concentrations de CO2 doublent brusquement par rapport aux niveaux de 1990 avant de rester ensuite stables insuisant un réchauffement approximativement situé entre le RCP 4,5 et le RCP 6,0. L'AMOC qui restait stable dans un modèle standard, s'effondre ici, même après 300 ans de simulation dans le modèle corrigé des biais[10].


En 2020, sont publiées des simulations basées sur les scenarii PCR 4.5 et PCR 8.5 pour la période 2005-2250 ont été faites dans un modèle de système terrestre communautaire intégré à un module avancé de physique océanique, concluant à un apport d'eau douce 4 à 8 fois plus élevé dans le scénario RCP 4.5 modifié par rapport à l'exécution de contrôle (une augmentation de 0,1 à 0,4 à 0,8 sverdrup), et 5 à 10 fois plus forte dans le scénario RCP 8.5 modifié (de 0,2 à une moyenne de 1 sverdrup, avec des valeurs de pointe supérieures à 2 sverdrup)[136] ;

  • Dans les deux simulations RCP 4.5, l'AMOC passerait de sa force actuelle (24 sverdrup), tombant à 19 sverdrup d'ici 2100 : après 2200, il commencerait à récupérer dans la simulation de contrôle, mais il reste à 19 sverdrup dans la simulation modifiée[136] ;
  • les deux simulations RCP 8.5 découchent sur un quasi-effondrement de l'AMOC : il chuterait à 8 sverdrup après 2100 et reste à ce niveau jusqu'à la fin de la période de simulation ; et dans la simulation modifiée, il faut 35 ans de plus pour atteindre 8 sverdrup[136].

En 2020, une étude porte sur la réaction de l'AMOC en cas de stabilisation de la température à +1,5°C ou +2°C (les deux objectifs de l'Accord de Paris) ou à +3°C d'ici 2100. Les auteurs etiment que dans ces trois cas, l'AMOC perdra de sa vigueur (et ce jusqu'à 5 à 10 ans après la fin de l'élévation de la température), mais sans toutefois s'effondrer ...et il retrouverait sa force après environ 150 ans[12].

En 2021, le sixième rapport d'évaluation du GIEC alerte cette fois sur le fait que l'AMOC est très susceptible de décliner durant le XXIe siècle. Le GIEC estime cependant (et avec un grand niveau de confiance) que ces changements resteront réversibles dans les siècles qui viennent ...si le réchauffement est inversé[4]. Par rapport au cinquième rapport d'évaluation, le GIEC n'exprime plus qu'une confiance moyenne (plutôt qu'une confiance élevée) dans la capacité de l'AMOC à éviter un effondrement avant la fin du siècle. Ce changement d'avis (réduction du dégré de confiance) résulte probablement de plusieurs études de révision ayant souligné les biais qui concernait les études concluant à une stabilité de la circulation dans les modèles de circulation généraux[137],[138] ; il résulte aussi de nouvelles modélisations océaniques suggérant que l'AMOC peut être plus suceptible de changement brusque que ce que les modèles à plus grande échelle suggèrent[16].

En 2022, des expériences de modélisation se sont appuyées sur trois modèles climatiques participant au projet d'intercomparaison des modèles d'aérosols et de chimie de l'atmosphère, concluant qu'une forte atténuation de la pollution atmosphérique particulaire et par l'ozone troposphérique pourraient aussi affaiblir la circulation de l'AMOC (de 10 % d'ici la fin du siècle). Les auteurs recommandent donc d'associer la lutte contre ces pollution de l'air à une atténuation des émissions de méthane pour éviter cela (car le méthane, puissant facteur de réchauffement et les aérosols sulfatés (au contraire agent de refroidissement) ont une durée de vie similaire dans l'atmosphère : réduire simultanément ces deux polluant annulerait donc leurs effets[139].

Toujours en 2022, une réévaluation approfondie de tous les points de basculement climatiques potentiels connus a identifié 16 points de basculement climatiques plausibles, dont l'effondrement de l'AMOC, qui réduirait les températures mondiales d'environ 0,5 degré Celsius, tandis que les températures régionales en Europe diminueraient de 4 à 10°C [140],[141]. Mais la fourchette d'incertitude est telle que :

  • si ce basculement pourrait probablement êrre déclenché par un réchauffement de +4°C, le basculement pourrait peut-être survenir dès +1,4°c ou seulement à partir de +8°C [140] ;
  • une fois l'effondrement de l'AMOC déclenché, il perdurerait probablement sur 50 ans (mais avec une fourchette de probabilité comprise entre 15 ans et 300 ans)[140] ;
  • le seuil le plus probable pou un effondrement du gyre subpolaire du Nord (l'un point de basculement potentiels) est + 1,8°C (fourchette : +1,1°C à +3,8°C ; bien que cela ne soit simulé que par une fraction des modèles climatiques)
    ...et une fois déclenché, l'effondrement du gyre prendrait très probablement 10 ans du début à la fin, avec une plage comprise entre 5 et 50 ans[140].
    La perte de cette convection abaisserait probablement la température mondiale de 0,5°C, tandis que la température moyenne en Europe diminuerait d'environ 3°C, avec aussi des impacts substantiels sur les précipitations régionales[140].

En juillet 2023, le physicien Peter Ditlevsen et la statisticienne Susanne Ditlevsen (de l'Université de Copenhague) créent de nouveaux modèles pour améliorer la robustesse des prévitions du GIEC. Ces modèles « ont situé l’effondrement beaucoup plus tôt que ceux du GIEC », suggérant un effondrement de l'AMOC probable entre 2025 et 2095, et le plus probable [142] vers 2057 si une réduction drastique et rapide des émissions de gaz à effet de serre n’advient pas10.1038/s41467-023-39810-w.[18]. Cette projection étant faite à partir d'un modèle de moindre complexité, ces conclusions ont été rapidement controversées par une partie de la communauté scientifique[20] ; une autre partie jugeant, en réponse, ces résultats "inquiétants" mais étant néanmoins une "contribution précieuse" à la littérature existante, même si l'avertissement que ses résultats pourraient s'appliquer à un ralentissement autant qu'à un effondrement complet ; d'autres encore remettent en question l'exactitude et/ou la pertinence des données proxy choisies par les auteurs[19].

Dans la culture populaire[modifier | modifier le code]

Le film The Day After Tomorrow et la série télévisée britannique Ice explorent tous deux des scénarios exagérés liés à l'arrêt de l'AMOC.

Une vérité gênante fait référence à l'arrêt potentiel de l'AMOC, et à son impact sur les températures en Europe si les calottes glaciaires devaient fondre et provoquer des écoulements d'eau douce élevés dans l'Atlantique Nord.

Le roman de science-fiction de Kim Stanley Robinson [5Fifty Degrees Below]], un volume de sa série Science in the Capital, dépeint un arrêt de la circulation thermohaline et les efforts de l'humanité pour y contrecarrer en ajoutant de grandes quantités de sel à l'océan.

Dans les romans Star Corpsman de [[Ian Douglas}°, un arrêt de l'AMOC déclenche un maximum glaciaire précoce, couvrant la majeure partie du Canada et de l'Europe du Nord dans des calottes glaciaires au milieu du XXIe siècle.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  • (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « AMOC » (voir la liste des auteurs).

Notes[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

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